Question

【題目】堿式氧化鎳（NiOOH)可用作鎳氫電池的正極材料，可用廢鎳催化劑（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）來制備，其工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）“浸泡除鋁”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（2）“溶解”時(shí)放出的氣體為________（填化學(xué)式）。硫酸鎳溶液可用于制備合成氨的催化劑ConNi(1-n)Fe2O4。如圖表示在其他條件相同時(shí)合成氨的相對(duì)初始速率隨催化劑中n值變化的曲線，由圖分析可知Co2+、Ni2+兩種離子中催化效果更好的是________________。

（3）“氧化”時(shí)，酸性條件下，溶液中的Fe2+被氧化為Fe3+，其離子方程式為。

（4）已知該條件下金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Ni2+	6.2	8.6
Fe2+	7.6	9.1
Fe3+	2.3	3．3
Cr3+	4.5	5.6

“調(diào)pH1”時(shí)，溶液pH范圍為________；過濾2所得濾渣的成分________（填化學(xué)式）。

（5）寫出在空氣中加熱Ni(OH)2制取NiOOH的化學(xué)方程式________________。

（6）含鎳金屬氫化物MH-Ni燃料電池是一種綠色環(huán)保電池，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車。其中M代表儲(chǔ)氫合金，MH代表金屬氫化物，電解質(zhì)溶液可以是KOH水溶液。它的充、放電反應(yīng)為:xNi(OH)2+M MHx+xNiOOH；電池充電過程中陽極的電極反應(yīng)式為________；放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ H2和H2S Co2+ 2Fe2++ClO-+2H+ = 2Fe3++Cl-+H2O 5.6~6.2 Cr(OH)3和Fe(OH)3 4Ni(OH)2+O2 = 4NiOOH+2H2O Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O 、 MHx + xOH--xe- = M + xH2O

【解析】由流程可知，廢鎳催化劑(主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等)加氫氧化鈉堿浸，Al溶解：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，過濾得到固體含有Ni、Cr、FeS，加入稀硫酸酸浸溶解，溶液含有Ni2+、Fe2+、Cr2+，加入NaClO氧化亞鐵離子為鐵離子，加入Ni(OH)2調(diào)節(jié)溶液PH使Fe3+和Cr2+全部沉淀，鎳離子不沉淀，過濾后調(diào)節(jié)溶液PH得到Ni(OH)2沉淀，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到NiSO47H2O晶體，在加熱條件下與空氣反應(yīng)得到堿式氧化鎳(NiOOH)。

(1)“浸泡除鋁”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；故答案為：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；(2)“溶解”時(shí)為Ni、Cr、FeS與稀硫酸反應(yīng)，Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑、Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑、FeS+H2SO4═NiSO4+H2S↑；由圖可知，隨n值越大，合成氨的相對(duì)初始速率越大，而n增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高，故答案為：H2、H2S；Co2+；(3)“氧化1”時(shí)，酸性條件下，溶液中的Fe2+被NaClO氧化為Fe3+，其離子方程式為：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+2H2O；故答案為：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+2H2O；(4)加入Ni(OH)2調(diào)節(jié)溶液PH使Fe3+和Cr2+全部沉淀，鎳離子不沉淀，故pH范圍為5.6～6.2；故答案為：5.6～6.2；Cr(OH)2和Fe(OH)3；(5)在加熱條件下Ni(OH)2與空氣反應(yīng)得到堿式氧化鎳(NiOOH)，化學(xué)方程式為：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O；故答案為：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O；(6)陽極電極反應(yīng)方程式為：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；放電為原電池，負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：MHx+xOH--xe-=M++xH2O，故答案為：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；MHx+xOH--xe-=M++xH2O。